CN112706794B - 耦合压溃的多级螺旋切削式结构设计方法及吸能防爬装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耦合压溃的多级螺旋切削式结构设计方法及吸能防爬装置，吸能防爬装置包括：固定套筒；切削吸能套筒，设置在固定套筒内；螺旋刀盘，设于切削吸能套筒内，螺旋刀盘外周设有第一切削刀具，切削吸能套筒内壁上开设有与第一切削刀具相匹配的螺旋引导槽，螺旋引导槽沿切削吸能套筒内壁周向螺旋延伸；吸能轴，与螺旋刀盘外侧相连接；防爬齿，防爬齿上设有一第一轴承，吸能轴通过第一轴承可转动地安装在防爬齿上。该吸能防爬装置将传统碰撞吸能装置单一轴向平动转变为轴向和周向螺旋组合运动，保证了在相同吸能结构外形尺寸下及相同碰撞平移空间下极大地提升了切削行程，从而提高了装置的吸能量和吸能效率。

Description

耦合压溃的多级螺旋切削式结构设计方法及吸能防爬装置

技术领域

本发明涉及交通安全防护技术领域，具体而言，涉及一种耦合压溃的多级螺旋切削式结构设计方法及吸能防爬装置。

背景技术

多年来，轨道交通运输凭借经济性、运量大、快捷、环保节能、受气候影响小等众多优势已成为一种广泛使用的运输方式。尽管相对于公共汽车、轿车等其他运输工具，轨道交通运输具有更高的安全性能，但在实际运营过程中，受行车速度、行车密度及人为操作失当、设备故障、技术漏洞以及运行环境等各种因素影响，车辆碰撞事故时有发生。为保证机车碰撞的安全性能，减少碰撞发生时对车体及乘员的伤害程度，机车安全防护装置即吸能装置应运而生。

目前，在车辆端部安装吸能部件，是世界各国普遍的设计方法，且应用于轨道交通安全的吸能装置主要为压溃件，通过薄壁金属在碰撞瞬间发生塑形大变形(压溃)将冲击能量快速转化为塑形应变能和热能，实现车体有序可控的变形，从而达到吸收冲击能量的目的。但压溃件吸能装置完全依靠压溃件的塑形大变形吸能，因而其体积庞大、吸能量和吸能行程非常有限，当机车车辆面临猛烈撞击时，给机车及乘员带来巨大伤害。

随着机车运行速度的提高，传统压溃件吸能方式已不能满足日益发展的轨道交通安全防护要求，基于金属切削加工原理的新型直接式切削吸能装置被提出，通过切削刀具与吸能元件的相对切削运动，将巨大的碰撞动能转化为切削金属做功和热能而被消耗掉，大大提高了吸能装置的吸能密度和吸能效率，实现了对机车车辆的安全防护作用，但受制于吸能切削刀具单一直线行程路径的影响，其吸能装置切削方向上尺寸较大，设备体积及吸能效果仍需进一步改善。

作为车辆碰撞防护安全装置之一的防爬器，在车辆碰撞后可以防止相邻两车厢间发生爬叠，同时吸收部分能量，最大限度保护乘客安全。但受相邻车厢间距和结构影响，采用薄壁金属压溃吸能方式的防爬器吸能效率和作用有限，无法进一步适应轨道交通领域高速化、轻量化的发展需求。

有鉴于此，改进和优化列车碰撞吸能缓冲防爬装置，提升吸能装置吸能量和吸能率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种耦合压溃的多级螺旋切削式结构设计方法及吸能防爬装置，以至少解决现有技术中的吸能防爬装置吸能量小、吸能率低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种耦合压溃的多级螺旋切削式结构设计方法，将压溃式吸能结构与螺旋切削式吸能结构相结合，螺旋切削式吸能结构套设在压溃式吸能结构的外部，通过压溃式吸能和螺旋切削式吸能两种方式共同吸收碰撞动能。

进一步地，在螺旋切削式吸能结构上开设螺旋引导结构，切削刀具与螺旋引导结构位置对应，在碰撞时切削刀具沿螺旋引导结构对螺旋切削式吸能结构进行轴向和周向组合的螺旋移动切削。

根据本发明的另一方面，提供了一种耦合压溃的多级螺旋切削式吸能防爬装置，包括：

固定套筒；

切削吸能套筒，设置在固定套筒内；

螺旋刀盘，设于切削吸能套筒内，螺旋刀盘的外周设有第一切削刀具，切削吸能套筒的内壁上开设有与第一切削刀具相匹配的螺旋引导槽，螺旋引导槽沿切削吸能套筒的内壁周向螺旋延伸；

吸能轴，与螺旋刀盘的外侧相连接；

防爬齿，防爬齿上设有一第一轴承，吸能轴通过第一轴承可转动地安装在防爬齿上。

进一步地，螺旋刀盘的外周沿周向均布设置有多个第一切削刀具，切削吸能套筒的内壁上开设有多个螺旋引导槽，每个第一切削刀具与一个螺旋引导槽相匹配。

进一步地，第一切削刀具包括一切削部，切削部与螺旋刀盘的外周相连接，切削部的外侧设有一导柱，导柱的直径小于切削部的宽度，导柱容纳在螺旋引导槽内，螺旋引导槽的宽度小于切削部的宽度。

进一步地，螺旋引导槽的起始部位设有一刀具切削槽，第一切削刀具容纳在刀具切削槽内，刀具切削槽为楔形槽，从远离螺旋引导槽的一端至靠近螺旋引导槽的一端刀具切削槽的深度逐渐减小。

进一步地，固定套筒的前端盖上设有通孔，吸能轴穿过通孔与螺旋刀盘的外侧相连接，通孔的内侧壁上设有多个用于对吸能轴的外侧壁进行旋转切削的第二切削刀具。

进一步地，吸能轴靠近螺旋刀盘的一端设有一凹台，吸能轴的外侧壁上于靠近凹台处开设有多个切削引导槽，切削引导槽与第二切削刀具相匹配。

进一步地，切削引导槽呈楔形，且沿吸能轴的外侧壁斜向延伸设置，从靠近凹台的一端至远离凹台的一端切削引导槽的深度逐渐减小。

进一步地，吸能轴与防爬齿相连接一端的端面上设有一销孔，防爬齿通过穿设于销孔内的锁止销钉与吸能轴周向锁紧。锁止销钉为强度及硬度较低的金属材料制备而成。

进一步地，还包括压溃式吸能管和蜂窝吸能结构，压溃式吸能管设于切削吸能套筒的中心位置，压溃式吸能管的一端与固定套筒的后端盖相连接，压溃式吸能管的另一端通过一第二轴承与螺旋刀盘的内侧相连接，蜂窝吸能结构填充于压溃式吸能管和切削吸能套筒之间。

进一步地，从靠近螺旋刀盘的一端至靠近后端盖的一端，压溃式吸能管的管壁厚度逐渐增加。

进一步地，蜂窝吸能结构为壁厚梯度可调的周期性胞元结构。

应用本发明的技术方案，通过在固定套筒内设置切削吸能套筒，在切削吸能套筒内设置螺旋刀盘，螺旋刀盘的外周设置第一切削刀具，并且在切削吸能套筒的内壁上开设螺旋引导槽，在吸能轴和防爬齿之间设置吸能轴，并将吸能轴通过第一轴承可转动地安装在防爬齿上；当车辆发生碰撞时，巨大的撞击力推动吸能轴移动，锁止销钉被剪断，从而使第一切削刀具沿着螺旋引导槽螺旋行进，螺旋刀盘发生螺旋式转动，吸能轴也同步进行螺旋式转动。该吸能防爬装置将传统碰撞吸能装置单一轴向的平动转变为轴向和周向的螺旋组合运动，保证了在相同的吸能结构外形尺寸下及相同的碰撞平移空间下极大地提升了切削行程，从而提高了装置的吸能量和吸能效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例2的吸能防爬装置的剖视图。

图2为图1中B处的局部放大图。

图3为图1中C处的局部放大图。

图4为本发明实施例2的吸能防爬装置的结构图。

图5为沿图4中A-A面的剖视图。

图6为本发明实施例2的吸能防爬装置中切削吸能套筒与螺旋刀盘的安装结构图。

图7为图6中D处的局部放大图。

图8为本发明实施例2的吸能防爬装置中切削吸能套筒的结构图。

图9为图8中E处的局部放大图。

图10为本发明实施例2的吸能防爬装置中压溃式吸能管的剖视放大图。

图11为本发明实施例2的吸能防爬装置中螺旋刀盘的结构图。

图12为本发明实施例2的吸能防爬装置中螺旋刀盘另一面的结构图。

图13为本发明实施例2的吸能防爬装置中前端盖的结构图。

图14为本发明实施例2的吸能防爬装置中螺旋刀盘与压溃式吸能管的安装结构图。

图15为本发明实施例2的吸能防爬装置中吸能轴的结构图。

图16为本发明实施例2的吸能防爬装置中固定套筒的结构图。

图17为本发明实施例3的吸能防爬装置的剖视图。

图18为本发明实施例3的吸能防爬装置的横截面示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、固定套筒；2、切削吸能套筒；3、螺旋刀盘；4、吸能轴；5、防爬齿；6、锁止销钉；7、压溃式吸能管；8、第二轴承；9、吸能管安装座；10、蜂窝吸能结构；11、前端盖；12、后端盖；21、螺旋引导槽；31、第一切削刀具；41、凹台；42、切削引导槽；43、销孔；51、第一轴承；111、通孔；112、第二切削刀具；211、刀具切削槽；311、切削部；312、导柱。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而仅仅是为了便于对相应零部件进行区别。同样，“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

实施例1：

一种本发明的耦合压溃的多级螺旋切削式结构设计方法，将压溃式吸能结构与螺旋切削式吸能结构相结合，螺旋切削式吸能结构套设在压溃式吸能结构的外部，通过压溃式吸能和螺旋切削式吸能两种方式共同吸收碰撞动能。本发明的设计方法将压溃式吸能方式和螺旋切削式吸能方式相结合，并将传统切削吸能装置单一轴向的平动转变为轴向和周向的螺旋组合运动，提高了吸能防爬装置的吸能量和吸能率；将螺旋切削式吸能结构套设在压溃式吸能结构的外部，提高了压溃式吸能结构的吸能稳定性。

具体地，在螺旋切削式吸能结构上开设螺旋引导结构，切削刀具与螺旋引导结构位置对应，在碰撞时切削刀具沿螺旋引导结构对螺旋切削式吸能结构进行轴向和周向组合的螺旋移动切削。

实施例2：

参见图1至图16，一种本发明实施例的耦合压溃的多级螺旋切削式吸能防爬装置，该吸能防爬装置主要包括固定套筒1、切削吸能套筒2、螺旋刀盘3、吸能轴4和防爬齿5。其中，切削吸能套筒2设置在固定套筒1内，在切削吸能套筒2的外侧壁上设有凸条，在固定套筒1的内侧壁上设有凹槽，凸条置于该凹槽内，使得切削吸能套筒2与固定套筒1之间不能相对转动；螺旋刀盘3设于切削吸能套筒2内，在该螺旋刀盘3的外周设置有第一切削刀具31，在切削吸能套筒2的内壁上开设有与该第一切削刀具31相匹配的螺旋引导槽21，该螺旋引导槽21沿切削吸能套筒2的内壁周向螺旋延伸；吸能轴4的一端与螺旋刀盘3的外侧相连接；在防爬齿5上设置有一个第一轴承51，吸能轴4的另一端通过该第一轴承51可转动地安装在防爬齿5上。

上述的吸能防爬装置，通过在固定套筒1内设置切削吸能套筒2，在切削吸能套筒2内设置螺旋刀盘3，螺旋刀盘3的外周设置第一切削刀具31，并且在切削吸能套筒2的内壁上开设螺旋引导槽21，在吸能轴4和防爬齿5之间设置吸能轴4，并将吸能轴4通过第一轴承51可转动地安装在防爬齿5上；该吸能防爬装置通过固定套筒1上的后端盖12安装在相邻的轨道交通车辆车厢底架上，并且相邻两车体间的吸能防爬装置相对设置，当车辆发生碰撞时，巨大的撞击力推动吸能轴4移动，由于切削吸能套筒2内壁上开设有螺旋引导槽21，从而使第一切削刀具31沿着螺旋引导槽21螺旋行进，螺旋刀盘3发生螺旋式转动，吸能轴4也同步进行螺旋式转动。该吸能防爬装置将传统的碰撞吸能装置单一轴向的平动转变为轴向和周向的螺旋组合运动，保证了在相同的吸能结构外形尺寸下及相同的碰撞平移空间下极大地提升了切削行程，从而提高了装置的吸能量和吸能效率。

具体地，参见图1、图6、图11和图12，在本实施例中，在螺旋刀盘3的外周沿其周向均布设置有多个第一切削刀具31，切削吸能套筒2的内壁上开设有多个螺旋引导槽21，每个第一切削刀具31与一个螺旋引导槽21相匹配。进一步地，第一切削刀具31的数量为至少3个，以保证螺旋刀盘3转动时的稳定性，并提高装置的吸能量。螺旋引导槽21的数量与第一切削刀具31的数量一致。第一切削刀具31的规格大小可根据装置所需切削吸能量进行设计安装。

进一步地，参见图11和图12，在本实施例中，第一切削刀具31包括一个切削部311，该切削部311与螺旋刀盘3的外周相连接，在切削部311的外侧设置有一根导柱312，该导柱312的直径小于切削部311的宽度。该导柱312容纳在螺旋引导槽21内，并且螺旋引导槽21的宽度小于切削部311的宽度。通过在第一切削刀具31的前端设置导柱312，该导柱312与螺旋引导槽21相配合，以保证螺旋刀盘3的周向旋转运动，同时第一切削刀具31的侧缘为切削部311，通过该切削部311与切削吸能套筒2的切削作用完成吸能防爬装置主要外部能量的吸收。螺旋引导槽21的开设深度和宽度由导柱312确定。

需要说明的是，螺旋引导槽21的螺距由第一切削刀具31在轴向运动时可转变为螺旋运动的临界条件进行确定，通过对第一切削刀具31的受力关系分析后计算出螺旋升角，然后根据第一切削刀具31距离旋转中心点的距离确定螺距。螺旋升角θ、切削力F_切削力与撞击推力F_撞击力理论上应满足如下关系：

F_切削力≤F_撞击力(sinθ-μcosθ)

则螺距L＝πd·tanθ(d为螺旋线直径)，螺旋引导槽21的螺距的具体数值可根据吸能防爬装置的实际应用情况进行设置调整，以确保在发生碰撞时螺旋刀盘3能够发生周向旋转为准。

参见图6至图9，在本实施例中，螺旋引导槽21的起始部位设置有一个刀具切削槽211，第一切削刀具31容纳在该刀具切削槽211内。该刀具切削槽211为楔形槽，并且从远离螺旋引导槽21的一端至靠近螺旋引导槽21的一端，该刀具切削槽211的深度逐渐减小。如此设置，在第一切削刀具31开始切削前，其位于刀具切削槽211内；由于刀具切削槽211为楔形槽，从而使得第一切削刀具31开始受推力作用切削时，切削厚度依次逐步增加，保证了切削稳定性，避免出现第一切削刀具31承受大冲击载荷导致崩刃或折断事故。

参见图1、图2和图13，在本实施例中，固定套筒1的前端盖11上设置有一个通孔111，吸能轴4穿过该通孔111与螺旋刀盘3的外侧相连接。在通孔111的内侧壁上均布有多个第二切削刀具112，该第二切削刀具112用于对吸能轴4的外侧壁进行旋转切削。如此设置，在吸能轴4受到撞击力而发生转动的过程中，通过设于通孔111内侧壁上的第二切削刀具112对吸能轴4的外侧壁进行旋转切削；使得本发明的吸能防爬装置中的切削吸能套筒2和吸能轴4一起形成多级螺旋式复合吸能结构，进一步提高了该吸能防爬装置的吸能量和吸能效率。

具体来说，参见图2和图15，在本实施例中，吸能轴4为一根台阶轴，在吸能轴4靠近螺旋刀盘3的一端设置有一个凹台41，在吸能轴4的外侧壁上于靠近该凹台41处开设有多个切削引导槽42，该切削引导槽42与第二切削刀具112相匹配。在发生碰撞时，吸能轴4的撞击力推动螺旋刀盘3轴向运动，而螺旋刀盘3的轴向运动反作用于吸能轴4，使其周向旋转运动，最终实现吸能轴4的轴向平移和周向旋转同步运动。在吸能轴4的运动过程中，通过第二切削刀具112与切削引导槽42的配合，形成二级螺旋切削吸能。

进一步地，参见图15，在本实施例中，切削引导槽42呈楔形，且该切削引导槽42沿吸能轴4的外侧壁斜向延伸设置；从靠近凹台41的一端至远离凹台41的一端，该切削引导槽42的深度逐渐减小。如此设置，可使第二切削刀具112开始切削时，切削厚度依次逐步增加，保证了切削稳定性，避免出现第二切削刀具112承受大冲击载荷导致崩刃或折断事故。

参见图3和图15，在本实施例中，在吸能轴4与防爬齿5相连接一端的端面上还设置有一个销孔43，防爬齿5通过一根穿设于该销孔43内的锁止销钉6与吸能轴4周向锁紧。这样设置，在吸能防爬装置不发生碰撞时，通过该锁止销钉6可固定防爬齿5的周向旋转运动，避免防爬齿5发生转动，使相对的两个吸能装置中的防爬齿5保持正对，起到防爬车作用。当发生碰撞时，吸能轴4巨大的旋转作用会迅速剪断该锁止销钉6，以保证吸能轴4的周向旋转。

参见图1和图5，在本实施例中，该吸能防爬装置还包括一根压溃式吸能管7，该压溃式吸能管7设置在切削吸能套筒2内，压溃式吸能管7的一端与固定套筒1的后端盖12相连接，在螺旋刀盘3的内侧设有一个第二轴承8，压溃式吸能管7的另一端设置有一个吸能管安装座9，压溃式吸能管7通过该吸能管安装座9与第二轴承8相连接，从而将压溃式吸能管7与螺旋刀盘3的内侧可转动的连接，压溃式吸能管7设置在螺旋刀盘3的中心位置。如此设置，当螺旋刀盘3受到撞击力而沿切削吸能套筒2的轴向运动时，形成对该压溃式吸能管7的压力，从而形成压溃式吸能结构，进一步提高了该吸能防爬装置的吸能量和吸能效率；并且可以保证压溃式吸能管7与螺旋刀盘3的周向旋转自由度，减小旋转阻力。

此外，当发生碰撞时，外部碰撞导致螺旋刀盘3的中心受载，第一切削刀具31与螺旋刀盘3的中心形成力偶，导致螺旋刀盘3可旋转运动临界螺距增加，从而降低切削吸能量和吸能率。本发明通过在螺旋刀盘3的内侧可相对转动地设置压溃式吸能管7，在螺旋刀盘3的中心形成支撑装置，通过该压溃式吸能管7的反作用力降低螺旋刀盘3中心与外周的第一切削刀具31的力偶作用，从而降低了螺旋刀盘3可旋转运动的临界螺距，增大了切削吸能量和吸能率。同时，压溃式吸能管7对螺旋刀盘3中心位置的反作用力可以使螺旋刀盘3更加稳定，使其周向旋转运动更加容易实现。

进一步地，参见图10，在本实施例中，压溃式吸能管7的截面形式采用连续梯度增强形式，从靠近螺旋刀盘3的一端至靠近后端盖12的一端，该压溃式吸能管7的管壁厚度逐渐增大(参见图10中H1<H2)在被压溃过程中所需要的压力逐渐增大。如此设置，可使在碰撞吸能过程中压溃式吸能管7对螺旋刀盘3的支撑反作用力逐步增强，满足刀具切削载荷开始段逐渐增大的需要。

采用本发明的吸能防爬装置，在轨道交通车辆发生紧急碰撞事故时，相邻两车体间距迅速减小，直至车端两对吸能防爬装置的防爬齿5的齿面相互接触并咬合在一起；在巨大的撞击力作用下，推动吸能轴4移动，螺旋刀盘3上的第一切削刀具31沿着螺旋引导槽21螺旋行进，使得螺旋刀盘3和吸能轴4一起进行轴向和周向复合式的螺旋运动；在吸能轴4螺旋运动的过程中，通过第二切削刀具112对吸能轴4进行螺旋切削；在螺旋刀盘3螺旋运动的过程中，通过第一切削刀具31对切削吸能套筒2产生螺旋式切削，同时对压溃式吸能管7产生压溃。如此，本发明的吸能防爬装置实现了将现有的单一直线切削吸能转变为切削吸能套筒2的螺旋切削吸能、吸能轴4的螺旋切削吸能以及压溃式吸能管7的压溃吸能，极大地增大了吸能防爬装置的切削行程，提高了装置的吸能量和吸能效率。

总体而言，该吸能防爬装置利用螺旋引导方式将碰撞吸能传统的单一轴向的平动转变为轴向和周向的螺旋组合运动，保证在相同的吸能结构外形尺寸下及相同的碰撞平移空间下提升切削行程，从而提高结构吸能量和吸能率。该吸能防爬装置将两级切削式吸能方式以及切削式吸能与压溃式吸能方式进行组合，集压溃式吸能与切削式吸能于一体，在结构有限空间内极大提高了装置的结构吸能量和吸能率。

该吸能防爬装置，能够实现相邻两车厢碰撞挤压过程的缓冲吸能，极大提高吸能装置在有限空间(行程)下的吸能量和吸能率，冲击能量可由装置多重吸能方式快速耗散，保护车辆底架主承力结构及其部件，减少车体间的爬车、脱轨和倾覆，最终实现保护车辆乘客区域生存空间及乘客生命安全的目的。而且，该吸能防爬装置中只有吸能部件(切削吸能套筒2、吸能轴4和压溃式吸能管7)是一次性的，其他结构及部件均可以重复使用，吸能部件可方便安装拆卸，且切削吸能后不破坏原始结构，不影响拆卸。

实施例3：

参见图17和图18，本发明另一实施例的耦合压溃的多级螺旋切削式吸能防爬装置。该吸能防爬装置的主要结构与实施例2相同，在此不再赘述。该吸能防爬装置与实施例2的主要区别在于，在压溃式吸能管7与切削吸能套筒2之间还填充有蜂窝吸能结构10，该蜂窝吸能结构10为壁厚梯度可调的周期性胞元结构，其壁厚在0.06mm～0.5mm之间，为连续梯度或离散梯度。通过在压溃式吸能管7和切削吸能套筒2之间填充蜂窝吸能结构10，可进一步提升吸能防爬装置在切削行程内刀具切削的稳定性，提高吸能防爬装置的单位体积吸能率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种耦合压溃的多级螺旋切削式吸能防爬装置，其特征在于，包括：

固定套筒(1)；

切削吸能套筒(2)，设置在所述固定套筒(1)内；

螺旋刀盘(3)，设于所述切削吸能套筒(2)内，所述螺旋刀盘(3)的外周设有第一切削刀具(31)，所述切削吸能套筒(2)的内壁上开设有与所述第一切削刀具(31)相匹配的螺旋引导槽(21)，所述螺旋引导槽(21)沿所述切削吸能套筒(2)的内壁周向螺旋延伸；

吸能轴(4)，与所述螺旋刀盘(3)的外侧相连接；

防爬齿(5)，所述防爬齿(5)上设有一第一轴承(51)，所述吸能轴(4)通过所述第一轴承(51)可转动地安装在所述防爬齿(5)上；

所述第一切削刀具(31)包括一切削部(311)，所述切削部(311)与所述螺旋刀盘(3)的外周相连接，所述切削部(311)的外侧设有一导柱(312)，所述导柱(312)的直径小于所述切削部(311)的宽度，所述导柱(312)容纳在所述螺旋引导槽(21)内，所述螺旋引导槽(21)的宽度小于所述切削部(311)的宽度。

2.根据权利要求1所述的耦合压溃的多级螺旋切削式吸能防爬装置，其特征在于，所述螺旋刀盘(3)的外周沿周向均布设置有多个所述第一切削刀具(31)，所述切削吸能套筒(2)的内壁上开设有多个所述螺旋引导槽(21)，每个所述第一切削刀具(31)与一个所述螺旋引导槽(21)相匹配。

3.根据权利要求1所述的耦合压溃的多级螺旋切削式吸能防爬装置，其特征在于，所述螺旋引导槽(21)的起始部位设有一刀具切削槽(211)，所述第一切削刀具(31)容纳在所述刀具切削槽(211)内，所述刀具切削槽(211)为楔形槽，从远离所述螺旋引导槽(21)的一端至靠近所述螺旋引导槽(21)的一端所述刀具切削槽(211)的深度逐渐减小。

4.根据权利要求1所述的耦合压溃的多级螺旋切削式吸能防爬装置，其特征在于，所述固定套筒(1)的前端盖(11)上设有通孔(111)，所述吸能轴(4)穿过所述通孔(111)与所述螺旋刀盘(3)的外侧相连接，所述通孔(111)的内侧壁上设有多个用于对所述吸能轴(4)的外侧壁进行旋转切削的第二切削刀具(112)。

5.根据权利要求4所述的耦合压溃的多级螺旋切削式吸能防爬装置，其特征在于，所述吸能轴(4)靠近所述螺旋刀盘(3)的一端设有一凹台(41)，所述吸能轴(4)的外侧壁上于靠近所述凹台(41)处开设有多个切削引导槽(42)，所述切削引导槽(42)与所述第二切削刀具(112)相匹配；所述切削引导槽(42)呈楔形，且沿所述吸能轴(4)的外侧壁斜向延伸设置，从靠近所述凹台(41)的一端至远离所述凹台(41)的一端所述切削引导槽(42)的深度逐渐减小。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的耦合压溃的多级螺旋切削式吸能防爬装置，其特征在于，所述吸能轴(4)与所述防爬齿(5)相连接一端的端面上设有一销孔(43)，所述防爬齿(5)通过穿设于所述销孔(43)内的锁止销钉(6)与所述吸能轴(4)周向锁紧。

7.根据权利要求1～5中任意一项所述的耦合压溃的多级螺旋切削式吸能防爬装置，其特征在于，还包括压溃式吸能管(7)和蜂窝吸能结构(10)，所述压溃式吸能管(7)设于所述切削吸能套筒(2)的中心位置，所述压溃式吸能管(7)的一端与所述固定套筒(1)的后端盖(12)相连接，所述压溃式吸能管(7)的另一端通过一第二轴承(8)与所述螺旋刀盘(3)的内侧相连接，所述蜂窝吸能结构(10)填充于所述压溃式吸能管(7)和所述切削吸能套筒(2)之间；从靠近所述螺旋刀盘(3)的一端至靠近所述后端盖(12)的一端，所述压溃式吸能管(7)的管壁厚度逐渐增加；所述蜂窝吸能结构(10)为壁厚梯度可调的周期性胞元结构。

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